吸附及解吸压力对快速变压吸附床内速度及循环性能的影响

快速(真空)变压吸附循环周期较短,床层压力周期性变化快,使吸附床内流动及传热传质特性变化较大,本文研究吸附及解吸压力对快速变压吸附制氧床内速度及循环性能的影响。快速变压吸附( rapid pressure swing adsorption, RPSA)循环中原料气充压阶段气流速度远大于顺流的气体流速极限值,快速真空变压吸附( rapid vacuum pressure swing adsorption, RVPSA)循环中原料气充压阶段气流速度略大于顺流的气体流速极限值,而RPSA循环和RVPSA循环中放空降压阶段气流速度均较大。在所研究的吸附和解吸压力范围内,RPSA循环和RVPSA循环中气体温度在循环周期内变化均约为10℃,而RVPSA循环中气体温度在循环周期内温度梯度更大。 RPSA循环中吸附压力越高,氧气回收率越高,床层因子越小;而RVP-SA循环中解吸压力越低,氧气回收率越高,床层因子越小。     

板式吸附床传热性能的实验研究

根据相关标准及理论,设计了一种新型的冷凝吸附耦合的板式吸附床,并采用实验的方法,对油气回收过程中板式吸附床冷凝吸附过程的传热现象进行了研究。分别采用平均颗粒直径为2.36~3.35 mm和0.59~0.85mm的活性炭颗粒作为吸附剂,实验过程对不同吸附时间、不同颗粒直径等实验条件下床层内温度及压力分布情况进行了测量。结果表明:冷凝吸附过程受时间及孔隙率的影响较大,适当提高床层孔隙率有利于提高吸附床的传热效果,与传统的工业用吸附床相比,冷凝吸附耦合的结构可以有效降低吸附过程中床层的温度,将吸附温度控制在15℃以下,床层温升≤25℃。     

变压吸附法净化含N2气体中微量CO的脱附过程

对N2/CO混合气中的CO在NA型吸附剂上的动态吸附和脱附行为进行研究.使用单塔吸附装置测定CO在不同分压和停留时间条件下的动态吸附量,考察降压过程中CO浓度随床层压力的变化特征,确定合适的脱附方法和条件.结果表明:0.9 min是比较合适的停留时间;在床层利用率为80%条件下,顺放的气体可以达到产品气体积分数不超过5 mL/m3的要求;抽真空并使用200 mL/min N2吹扫是合适的脱附再生方式.三塔的变压吸附结果表明,在常温下,反复吸附与脱附再生,可以达到吸附净化含N2气体中微量CO的效果.     

二维锥形填充床的流体力学特性和局部流化现象

针对 15°二维锥形填充床 ,在不同表观气速下 ,用热线风速仪测定了床层表面的气速分布 ,用U形管压差计测定了床层压降 .测量结果表明 ,在较高的表观气速下 ,床层表面的气速分布非常不均匀 ,床层结构出现局部变形 ,Ergun形式的计算方程不能正确预测床层压降 .通过使用数字照相机对床层局部流化过程进行了观测 ,发现由于床层流通面积的变化和收缩形壁面对近壁区气体流动方向的诱导作用 ,造成气速分布的高度不均匀性 ,在较高的表观气速下床层结构出现局部变形 ,并最终导致局部流化现象的出现     

基于F-T合成的浆态床热流场CFD模拟及优化

重点研究了以F-T反应(费托合成)为基础的浆态床内的热流场及气体在床体内部上升运动变化过程.用CFD热流场模拟软件Fluent对工业规模的浆态床反应器中的气液固流动状况进行了研究,计算出不同时间不同位置流体的参数详细情况和变化过程,获得浆态床操作温度、操作压力、进气速度对床层中气含率和混合物平均停留时间等参数变化的规律,进一步认识浆态床内部瑞流流动的规律,为具有相似流场特性的浆态床的放大设计提供理论基础和依据.     

氧热法电石生产复合床反应器预热区的设计计算

针对氧热法电石生产工艺中复合床反应器预热区高温CO和原料层进行热交换的体系,建立了计及原料颗粒内热阻的移动床气固两相换热模型。重点考察了反应器预热区气固两相温度的分布,计算了不同原料粒径和不同预热区直径条件下,达到反应器换热要求所需要的换热高度,并得到了气固两相温度分布的解析解。结果表明:(1)颗粒粒径较大时(ε的值小于3.3),颗粒内热阻成为气固两相换热过程的控制步骤,综合考虑床层透气性和床层压降等制约条件,在可选范围之内应优先选用直径为1 cm的原料;(2)移动床气固换热过程主要受控于ε、β和γ这3个无因次参量,并且主要受控于ε;(3)气固两相温度分布的解析解,能为此类颗粒移动床换热过程提供初步设计依据。     

高岭土吸附重金属蒸气的分布规律

根据总尺寸不变多孔固体与气体反应机理,综合考虑气体与固体之间的化学反应和物理扩散对吸附的影响,建立了高岭土吸附重金属蒸气的通用模型,重点研究吸附剂对重金属的吸附分布规律,结果表明吸附剂颗粒中尺寸对化学反应速率和转化很大影响,小颗粒吸附剂的化学速率相对要大,且在相等的时间内吸附剂的转化率相对要高。     

气体变压吸附非等温非绝热非平衡模型计算

分析了固定床吸附过程中流动、传热和传质过程,将多孔介质内传输模型应用于吸附过程研究,建立了大含量强吸附的非等温非绝热非平衡模型,传质过程采用线性驱动力模型.应用有限体积差分法对方程进行离散,使用SIMPLE法进行压力一速度修正.使用迭代法进行方程求解.采用此新模型计算了定壁温条件下圆筒形沸石13X吸附床对质量浓度为0.176 kg/m2的二氧化碳/氮气双组分气体的吸附过程,并对结果进行了分析.模型可以合理地计算吸附传质与传热之间的耦合关系,结果符合前人的实验结果.计算结果表明:吸附过程中温度变化非常显著对吸附量的增大和处理周期的缩短都是不利的,对吸附过程温度的变化进行抑制是提高吸附分离效果的有效途径.     

Cu(I)-13X吸附噻吩/苯并噻吩的动态性能

采用液相离子交换法制备Cu(I)-13X分子筛,进行噻吩(T)、苯并噻吩(BT)双组分的固定床动态吸附研究,考察模拟汽油原料中噻吩与苯并噻吩初始质量分数、床层停留时间、床层高度等条件对床层净化效果的影响.结果表明:随着模拟汽油原料中噻吩初始质量分数的增大,吸附剂饱和吸附容量增大,原料中噻吩初始质量分数为1 000μg/g时的吸附剂吸附容量比噻吩初始质量分数800μg/g时提高7.2%,增大原料中噻吩的初始质量分数,有利于苯并噻吩的脱除;床层停留时间较长有利于固定床吸附,停留时间由24 min增加至30 min时,吸附总容量增加19.2%,噻吩、苯并噻吩的饱和吸附量分别增加26.5%和25.5%;床层高度由16 cm增加至20 cm时,吸附剂饱和吸附容量增加8.9%,噻吩、苯并噻吩的饱和吸附量分别增加15.3%和6.6%.     

布风装置对流化床流动特性的影响

以欧拉双流体模型和颗粒动力学方法为基础,采用基于压力的PC-SIMPLE算法,标准k-ε的分散湍流模型,数值模拟了在3种不同气体布风装置下流化床内气固两相流动,获得了其床内颗粒体积分率和速度的分布规律.相对于单层多孔板流化床,管式和凹形多孔板流化床达到稳定流化状态的时间较短.在相同的床高和径向位置处,管式和凹形多孔板流化床内颗粒体积分率随时间的变化较强烈.不同布风装置的流化床总体上在床内形成了中心区域体积分率较小,向上运动;近壁面区域体积分率较大,向下运动的"环核"结构.